DE1152215B

DE1152215B - Schmiermittel fuer die spanabhebende und spanlose Bearbeitung von Metallen

Info

Publication number: DE1152215B
Application number: DEST16509A
Authority: DE
Inventors: Tore Per Gustav Stedt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-05-22
Filing date: 1960-05-23
Publication date: 1963-08-01
Also published as: US3130159A; GB904964A; BE591045A; NL251813A; CH440518A

Description

Die Erfindung betrifft ein Schmiermittel zur Verwendung als z. B. Schneidöl, Ziehöl, Walzöl bei spanloser und spanabhebender Bearbeitung von Metallen, insbesondere beim Ziehen und Walzen von Rohren, beispielsweise bei stufenweisen Walzen nach dem Pilgerschrittverfahren.

Es ist bereits bekannt, eine Mischung von Wollfettsäure und Kalk in Trichloräthylen oder Perchloräthylen als Zieh- und Preßöl sowie als Schmiermittel bei stufenweisem Walzen zu benutzen. Dieses Schmiermittel hat jedoch den Nachteil, daß es sich nur sehr schwer entfernen läßt, insbesondere weil die durch die Fettsäure und den Kalk gebildeten Kalkseifen sehr fest an der Metalloberfläche haften. Dieser Nachteil bedeutet hohe Unkosten für das Entfetten und, falls die Entfettung nicht einwandfrei vorgenommen wird, ein Aufkohlen des Metalls nach der Bearbeitung durch Glühen und dadurch eintretende Verschlechterung der Eigenschaften des Metalls, besonders wenn es sich um rostfreien Stahl handelt.

Diese Nachteile entfallen bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schmiermittels.

Das erfindungsgemäße Schmieröl für spanabhebende oder spanlose Bearbeitung von Metall, besonders als Ziehöl beim Ziehen und stufenweisen Walzen von Rohren, besteht aus einer Mischung der folgenden Komponenten:

A. Ester mehrwertiger Alkohole und Tallöl,

B. Ester zwischen mehrwertigen Alkoholen und Fettsäuren von Pflanzenfetten und/oder Fisch- und/ oder sonstigen Tierfetten,

C. einem oder mehreren an sich bekannten schutzfilmbildenden Zusatzmitteln aus der Gruppe der chlorhaltigen Verbindungen, wie chloriertes Paraffin, Pentachlorphenol; der schwefelhaltigen Verbindungen, wie Schwefel, Schwefelchlorid, Schwefeloxychlorid, organische Schwefelverbindungen, wie Dialkylsulfide, z. B. Diäthylsulfid, oder Oxyalkylsulfide, z. B. Dioxyäthylsulfid, oder Oxyalkylsulfide, z. B. Dioxyäthylsulfid, Merkaptobenzothiazol, Natriummerkaptobenzothiazol; der phosphorhaltigen Verbindungen wie Trikresylphosphat.

Ein vorteilhaftes Schmiermittel nach der Erfindung enthält neben dem Bestandteil C 10 bis 90 Gewichtsprozent des Bestandteils A und 90 bis 10 Gewichtsprozent des Bestandteils B. Die günstigste Zusammensetzung enthält 30 bis 70% von A und 70 bis 30% von B.

Ein erfindungsgemäßes Schmiermittel kann bestehen aus 5 bis 90 Gewichtsprozent von A, 90 bis

Schmiermittel für die spanabhebende
und spanlose Bearbeitung von Metallen

Anmelder:

Tore Per Gustav Stedt,
Näsbypark (Schweden)

Vertreter: Dr.-Ing. A. v. Kreisler,

Dr.-Ing. K. Schönwald und Dr.-Ing. Th. Meyer,

Patentanwälte, Köln 1, Deichmannhaus

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 22. Mai 1959 (Nr. 4885)

Tore Per Gustav Stedt, Näsbypark (Schweden),
ist als Erfinder genannt worden

5 Gewichtsprozent von B und 5 bis 50 Gewichtsprozent Zusatzmittel C. Die günstigste Mischung enthält 15 bis 50% von A und 15 bis 50% von B sowie 10 bis 30% von C.

Als mehrwertige Alkohole eignen sich vorzugsweise Polyalkylenglykole, wie z. B. Polyäthylenglykol oder Polypropylenglykol, jedoch besonders Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht zwisehen 500 und 1500.

Das Tallöl besteht vorzugsweise aus raffiniertem Tallöl, sogenannter Tallfettsäure, mit einem Harzsäuregehalt von höchstens 20 Gewichtsprozent. Es ist auch möglich, gewöhnliches Tallöl, raffiniertes Tallöl oder Wollfettsäure zu benutzen, die polymerisiert oder kondensiert wurden.

Da das Tallöl preislich der billigste Bestandteil ist, wird es als vorwiegender Bestandteil in entsprechend großer Menge in der Schmierölmischung benutzt.

Die Ester des Tallöls mit den Alkoholen dienen hierbei als Dispergiermittel für die in Fettsäureestern meist enthaltenen großen Mengen an unverseifbaren Stoffen. Wollfettsäure hat beispielsweise einen Gehalt von 16 bis 24% unverseifbaren Stoffen. Das Tallöl enthält dagegen nur etwa 3 bis 5% unverseifbare Bestandteile. Die unverseifbaren Stoffe müssen völlig dispergiert sein, damit eine einwandfreie Schmierung möglich wird.
Die in der erfindungsgemäßen Mischung vorhandenen veresterten Fettsäuren können auch aus einzelnen reinen Fettsäuren bestehen, z. B. aus einer oder mehreren der Säuren: Laurin-, Myristin-,

309 649/260

Palmitin-, Stearin-, Arachinsäure und andere gesättigte Säuren oder Öl-, Elaidin-, Linol-, Linolensäure und andere ungesättigte Säuren. Insbesondere werden jedoch aus Naturerzeugnissen erhaltene Mischungen oder raffinierte Mischungen aus Fettsäuren benutzt, z. B. aus Schweinefett, Talg, Bienenwachs, Wollfett, Lanolin und aus anderen Tierfetten. Die Pflanzenöle, die als Rohstoff bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Schmiermittels verwendet werden oder verwendbar sind, haben meist einen niedrigen Gehalt an unverseifbaren Stoffen und können bestehen aus z. B. Oliven-, Sesam-, Sojabohnen-, Baumwollsamen-, Palmöl, Kokosfett und anderen Pflanzenfetten. Besonders können Rapsfett-Ölfett-Säuren verwendet werden. Die im Tallöl enthaltenen Harzsäuren können mit reiner Abietinsäure oder natürlichem Kolophonium ergänzt werden.

Die zwei- und/oder mehrwertigen höheren Alkohole können aus Glykolen oder Glyzerinen, aber auch aus vier-, fünf- oder sechswertigen Alkoholen bestehen. Beispielsweise eignen sich Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol und die schon erwähnten Polyäthylenglykole, entsprechende Propylenglykole, ein- oder mehrwertige Glyzerine, Pentaerythrit, Sorbit, Trioxymethylpropan.

Um auf dem geschmierten und bearbeiteten Metall eine Schutzschicht zu erhalten, wird das Schmiermittel mit einem bekannten Zusatzmittel versehen, welches am Metall bindet. Das Zusatzmittel wählt man aus einem oder mehreren Stoffen der Gruppen: chlorhaltige Mittel, wie chloriertes Paraffin oder Pentachlorphenol; schwefelhaltige Mittel, wie Schwefelchlorid, Schwefeloxychlorid; organische Schwefelverbindungen, wie Dialkylsulfide, z. B. Diäthylsulfid; Oxyalkylsulfide, wie Dioxyäthylsulfid, Merkaptobenzothiazol, Natriummerkaptobenzothiazol; oder phosphorhaltige Zusatzmittel, wie beispielsweise Trikresylphosphat.

Das Schmiermittel kann ferner noch an sich bekannte Schmierstoffe, wie Mineralschweröle oder synthetische Schmieröle, enthalten.

Durch Untersuchungen wurde festgestellt, daß reine Woüfettsäureester, auch wenn sie mit den obigen Zusatzmitteln versetzt sind, nicht die beabsichtigte Wirkung haben. Hierbei treten nämlich Schwierigkeiten auf, wenn man das Metall völlig von Schmiermittelresten reinigen will. Diese Schwierigkeit entfällt jedoch, wenn man erfindungsgemäß eine Mischung von Fettsäureester und Tallölester benutzt, was zum großen Teil darauf beruht, daß die Tallfettester als Dispergiermittel für die in den meisten Fetten, besonders in tierischen Fetten, enthaltenen großen Mengen unverseifbarer Bestandteile wirken. Andernfalls würden diese unverseifbaren Stoffe ausgeschieden werden und am Metall haftenbleiben, wonach es schwierig ist, sie von dort wieder zu entfernen. Die Tallölester wirken auch für die obenerwähnten Zusatzmittel als Dispergiermittel.

Die Verwendung von Fettsäureestern auch von Tallölestern mehrwertiger Alkohole in Schmiermitteln ist bekannt, führt aber bei der spanabhebenden und spanlosen Bearbeitung von Metallen nur zu ungenügenden Ergebnissen, wie die Versuche Nr. 1 der folgenden Tabellen zeigen.

Nachstehend folgen drei Beispiele von erfindungsgemäßen Mischungen und Angaben über damit durchgeführte Versuche an Pilgerschrittwalzwerken, wobei die Beurteilung durch Zensuren ausgedrückt wird, und zwar durch die Zahlen 0 bis 10, wobei in bezug auf die Oberflächengüte des Walzgutes die Zensur 0 die schlechteste und die Zensur 10 die beste ist. Hierbei werden die innere und die äußere Oberflächengüte der gewalzten Rohre einzeln bewertet. Besonders bei Rohren für die Lebensmittel- und Arzneimittelindustrie ist die innere Oberflächengüte (Glätte) von größter Bedeutung.

Schmiermittel
Nr.

Zusammensetzung Gewichtsprozent

Oberflächengüte
außen I innen

1
2

Tallfettsäurepolyäthylenglykolester

Tallfettsäurepolyäthylenglykolester Trikresylphosphat

Tallfettsäurepolyäthylenglykolester Wollfettsäurepolyäthylenglykolester Trikresylphosphat

Mischung aus Wollfett und Kalk 100

90
10

80
10
10

10

2 ! 1

Aus obigen Versuchsergebnissen ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Schmierfett Nr. 3 den bekannten Schmierfetten Nr. 1, 2 und 4 in bezug auf Oberflächengüte von im Pilgerschrittverfahren und nachbehandelten gewalzten Röhren überlegen ist.

Nachstehend folgen die Ergebnisse von Walzversuchen mit verschiedenen Schmiermitteln dreierlei Art, nämlich erstens Schmiermittel, die nur den Bestandteil A (hier Tallfettsäurepolyglykolester) enthalten, zweitens Schmiermittel, die sowohl diesen Bestandteil wie auch Bestandteil B (Wollfettsäurepolyglykolester) enthalten, und drittens Schmiermittel, die ebenfalls beide Bestandteile A und B, aber außerdem ein chlorhaltiges oder chlor- und schwefelhaltiges Zusatzmittel C enthalten.

Es wurden Rohre aus rostfreiem Stahl im Pilgerschrittverfahren gewalzt. Stahlzusammensetzung nach schwedischer Industrienorm SIS 2320. Richtwertanalyse: 17% Chrom, 0,08% Kohlenstoff. Walzgutreduzierung: 60%, Rohrdurchmesser 2¹Z₂" und 3V₂"-

	5	1 (A)	—	6	Versuch Nr.	2 (A + B)	—	4 Mikron	3 (A + B)	4
		Tallfettsäurepoly-		80%Tallfettsäure-	Oberfläche in kochender Salpetersäure	2 Mikron	20%Tallfettsäure-	80%Tallfettsäure-
	äthylenglykol-	polyäthylen-	Qulitative Chloridanalyse.		polyäthylen-	polyäth>len-
Schmiermittel	ester	glykolester	Starke Kratzer	glykolester	glykolester
		20% Wollfettsäure-		80% Wollfettsäure-	20% Kalk
		polyäthylen-		polyäthylen-
		glykolester	glykolester
	Anschweißen des	Wie bei Versuch	Wie bei Versuch	Anschweißen an Dorn
	Walzguts an	Nr. 1, jedoch in be	Nr. 2	und Spannzange.
Erscheinungen beim	Dorn und Spann	deutend geringerem		Der Kalk ver
Walzen	zange (Backen)	Ausmaß		schlechtert die Ober
				fläche. Es ist nicht
				ausgeschlossen, daß
				Kalk und andere
				Bestandteile in die
				Oberfläche einge
				walzt werden
	Sehr ungleichmä	Gleichmäßigerer	Wie Versuch Nr. 2	Sehr ungleichmäßi
	ßiger Vorschub	Vorschub als bei		ger Vorschub
Vorschub	7 mm/10 Stufen	Versuch Nr. 1		7 mm/6 Stufen
80 Stufen/Min.		7 mm/2 Stufen
7 mm/Stufe (Hub)	Sehr leicht zu ent	Sehr leicht zu ent	Wie Versuch Nr. 2	Der Kalk erschwerte
	fetten	fetten		das Entfetten
Entfettung
im Sodalösungsbad	—·	—
(Soda in Wasser)	aufgelöst.	—
Aufkohlungsversuch
Korrosion	Wie Versuch Nr. 2	Starke Kratzer

Oberflächenfeinheit
(Profiltiefe). Äußere
Rohroberfläche

(Fortsetzung)

	-	Vorschub	5	Versuch Nr.	7 (A + B + C)
		80 Stufen/Min.	64 % Tallfettsäurepoly-	6 (A + B + C)	64% Tallfettsäurepoly-
Schmiermittel	7 mm/Stufe (Hub)	äthylenglykolester	64 % Tallfettsäurepoly-	äthylenglykolester
	Entfettung	16% Wollfettsäurepoly-	äthylenglykolester	16° ₀ Wollfettsäurepoly-
	im Sodalösungsbad	äthylenglykolester	16% WoIIf ettsäurepoly-	äthylenglykolester
	(Soda in Wasser)	20% Kalk	äthylenglykolester	15% Zusatz C
			20 7o gechlortes Paraffin	5 % Merkoptobenzo-
		mit 42% Chlor	thiazol
	Gleichbleibender Vorschub	gehalt (Zusatz C)	Die bei Versuch Nr. 6
Erscheinungen beim	war durchführbar. In Ein	Walzen ohne Schmiermittel	festgestellte Neigung zum
Walzen	zelfällen Anschweißen am	träger (Kalk od. ä.) war	Verkratzen bei Rohren
	Dorn, aber nicht an der	undurchführbar. Bei	über IVa Zoll Durch
	Spannzange.	kleineren Walzgutdurch	messer hörte bei Zu-
	Ungünstige Wirkung des	messern war kein An	mischung eines schwefel
	Kalks wie bei Versuch	schweißen oder Ver-	haltigen Zusatzstoffs auf
Nr. 4	kratzen feststellbar
Gleichbleibender Vorschub		Gleichbleibender Vorschub
7 mm/Stufe	Gleichbleibender Vorschub	7 mm/Stufe
	7 mm/Stufe
Der Kalk erschwerte das		Sehr leicht zu entfetten
Entfetten	Sehr leicht zu entfetten

(Fortsetzung)

	5	6 Mikron 3 Mikron	Versuch Nr.	7 (A + B + C)
	—	6 (A + B + C)	Keine Anzeichen von Auf kohlung
Aufkohlungsversuch		Keine Anzeichen von Auf kohlung	Keine Chloridspuren feststellbar
Korrosion	Keine Chloridspuren feststellbar	2 Mikron 0,8 Mikron
Oberflächenfeinheit (Profiltiefe). Äußere Rohroberfläche	2 Mikron 0,8 Mikron

Aus den Weiten über die Oberflächeneinheit geht hervor, daß man erstklassige Ergebnisse nur mit Schmiermitteln erzielen kann, welche alle drei Bestandteile A, B und C zusammen enthalten. Daß auch die Komponente B für sich allein als Schmiermittel für spanabhebende und spanlose Bearbeitung von Metallen nur schlecht geeignet ist, ergibt sich aus dem nachstehenden Vergleichsversuch, bei dem Wollfettsäurepolyäthylenglykolester verwendet und im übrigen wie bei den voranstehenden Beispielen gearbeitet wurde. Es wurde festgestellt, daß das Walzgut beim Walzen sich am Dorn und an der Spannzange (an den Backen) anschweißt.

Der Vorschub ist sehr ungleichmäßig (Vorschub 80 Stufen/Min., 7 mm/Stufe [Hub]).

Die Entfettung im Sodalösungsbad (Soda in Wasser) läßt sich sehr leicht durchführen.

Die Oberfläche ist von starken Kratzern bedeckt.

Dieser Vergleichsversuch läßt in Verbindung mit den übrigen Versuchen deutlich den synergistischen Effekt der beanspruchten Mischung aller drei Kornponenten erkennen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schmiermittel für die spanabhebende und spanlose Bearbeitung von Metallen, insbesondere für das Ziehen und stufenweise Walzen von Rohren, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Mischung der folgenden Komponenten besteht:

A. Estern mehrwertiger Alkohole mit Tallöl,

B. Estern mehrwertiger Alkohole mit Fettsäuren von Pflanzenfetten und/oder Fisch- und/oder sonstigen Tierfetten,

C. einem oder mehreren an sich bekannten, schutzfilmbildenden Zusatzmitteln aus der Gruppe der chlorhaltigen Verbindungen, wie

45 chloriertes Paraffin, Pentachlorphenol; der schwefelhaltigen Verbindungen, wie Schwefel, Schwefelchlorid, Schwefeloxychlorid, organische Schwefelverbindungen, wie Dialkylsulfide, z. B. Diäthylsulfid, oder Oxyalkylsulfide, z. B. Dioxyäthylsulfid, Merkaptobenzothiazol, Natriummerkaptobenzothiazol; der phosphorhaltigen Verbindungen wie Trikresylphosphat.

2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrwertigen Alkohole Polyalkylenglykole, wie Polyäthylen- oder PoIypropylenglykol, vorzugsweise Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht zwischen 500 und 1500, sind.

3. Schmiermittel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tallöl ein raffiniertes Tallöl (sogenannte Tallfettsäure) mit einem Harzsäuregehalt von höchstens 20 Gewichtsprozent ist.

4. Schmiermittel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Naturfettsäuren aus Wollfett und/oder Rapsöl und/oder Lanolin erhalten worden sind.

5. Schmiermittel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gegebenenfalls raffinierte Tallöl und/oder die Wollfettsäure in polymerisierter oder kondensierter Form vorliegen.

6. Schmiermittel nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin zusätzlich bekannte Schmiermittel, wie mineralischer und synthetischer Schmieröle, enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 626 491;
französische Patentschrift Nr. 997 743.